CN113215411A - 一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法 - Google Patents

一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，属于危险废物无害化处理技术领域。该方法首先将飞灰进行水浸，脱除飞灰中的Cl和Br，得到水浸液和水浸渣；再将所述水浸液浓缩/分步结晶后得到氯盐和溴盐；后向所述水浸渣中加入浓硫酸熟化焙烧，进行物相解离，得到解离渣；将所述解离渣进行酸浸，得到酸浸液和石膏渣；最后向所述酸浸液中加入沉淀剂，过滤分离后得到金属富集物和可溶性硫酸盐溶液。本发明工艺流程简洁，设备投入低，操作简便；采用该工艺路线对垃圾焚烧飞灰进行处理，既可实现飞灰中二噁英类剧毒物质的高效降解，还可实现飞灰的减量综合利用，满足清洁生产的环保要求。

Description

一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法
技术领域
本发明涉及危险废物无害化处理技术领域，特别是指一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法。
背景技术
垃圾作为城市代谢的产物是城市化进程的负担，中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨。我国垃圾无害化处理方式主要有三种：卫生填埋、焚烧发电、堆肥。随着垃圾产量不断提高及地价上涨，我国生活垃圾处理方法也从卫生填埋向减容减量的焚烧方式过渡。飞灰的产生量因不同的焚烧废物、焚烧工艺和焚烧设备而有所不同，一般来说，炉排型焚烧炉所产生的飞灰占垃圾焚烧量的3-5％，流化床焚烧炉所产生的飞灰占垃圾焚烧量的10％以上。飞灰无害化处理逐渐成为一个日益凸显的问题。
中国专利申请CN109956690A公开了一种用于水泥工业的生活垃圾焚烧飞灰处理方法。该方法将焚烧飞灰与能够进行重金属吸附的多孔外加剂和水混合，进行脱氯和重金属吸附，减少飞灰在水泥窑协同处置时有害元素的引入，以提高飞灰在水泥生产中的掺加量。然而该方法未涉及二噁英类剧毒物质和水洗废水的处理。
中国专利申请CN112495994A公开了一种垃圾焚烧飞灰处理方法。该方法将TiCl4加酸进行处理，配置成二氧化钛前驱体，将飞灰分散液和二氧化钛前驱体搅拌混合，转移至氧气气氛的水热反应釜中进行水热反应，通过二氧化钛的光催化和水热反应的协同作用加强对二噁英的降解。该方法旨在降解二噁英，未涉及飞灰的减量化处理。
中国专利申请CN107282602A提供一种飞灰处理方法。该方法将飞灰在二噁英脱除装置中进行二噁英脱除反应，得到重金属余灰；以及将重金属余灰在重金属固结装置进行固结处理，以将重金属余灰无害化处理。该方法将重金属固结在余灰中，仍未实现飞灰的减量化处理。
综上可见，现有技术均未达成飞灰无害化、减量化处理的目标，亟待发明一种既可实现二噁英类剧毒物质高效降解，也可实现飞灰减量综合利用的处理方法。
发明内容
针对现有垃圾焚烧飞灰处理工艺中无法同时实现飞灰的无害化与减量化处理目标，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，该方法通过水浸脱卤-水浸液浓缩/结晶-物相解离-解离渣酸浸-酸浸液梯级沉淀的工序步骤，既能够实现飞灰中二噁英类剧毒物质的高效降解，还能够实现飞灰的减量综合利用，满足清洁生产的环保要求。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，包括以下步骤：
(1)水浸脱卤：将飞灰进行水浸，脱除飞灰中的Cl和Br，得到水浸液和水浸渣；
(2)浓缩/分步结晶：将所述水浸液浓缩/分步结晶后得到氯盐和溴盐，结晶后滤液返回步骤(1)；
(3)物相解离：向所述水浸渣中加入浓硫酸熟化焙烧，进行物相解离，得到解离渣；
(4)酸浸：将所述解离渣进行酸浸，得到酸浸液和石膏渣；
(5)梯级沉淀：向所述酸浸液中加入沉淀剂，过滤分离后得到金属富集物和可溶性硫酸盐溶液。
进一步的，步骤(1)中所述飞灰组分的质量百分含量包括：20-45％CaO、3-30％SiO2、1-20％Na2O、1-15％K2O、5-30％Cl、0.1-0.5％Br、1-5％S。
更进一步的，步骤(1)中所述飞灰组分还包括少量Al2O3、MgO、ZnO、Fe2O3、TiO2、PbO等。
进一步的，步骤(1)中所述水浸的浸出温度为20-90℃，浸出时间为0.5-4h，液固比为1:1-6:1mL/g。
进一步的，步骤(2)中所述氯盐和溴盐均为工业盐产品，所述氯盐包括NaCl、KCl。
进一步的，步骤(3)中所述浓硫酸的质量浓度为98％，浓硫酸的加入量满足浓硫酸与所述水浸渣中钙的摩尔比为0.8-1.5。
进一步的，步骤(3)中所述熟化焙烧的温度为250-550℃，时间为0.5-3h。
需要说明的是，步骤(3)中所述物相解离处理一方面可将飞灰中有价金属化合物解离/转型为具有不同溶解度的硫酸盐，实现金属的定向分离富集，另一方面反应过程中有机物单体缩聚生成的高分子物质，在浓硫酸作用下解离生成还原性物质，协同作用可将飞灰中含有的二噁英类剧毒物质高效降解。
进一步的，步骤(4)中所述酸浸过程所使用的酸为稀硫酸。
进一步的，步骤(4)中所述酸浸的浸出温度为20-80℃，浸出时间为0.5-2h，浸出液固比为1:1-8:1mL/g，酸浸终点pH控制在2以下。
进一步的，步骤(5)中所述沉淀剂为NaOH或Na2CO3或二者任意比例混合物。
与现有技术相比，本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明所提供的一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法工艺流程简洁，设备投入低，操作简便；采用该工艺路线对垃圾焚烧飞灰进行处理，既可实现飞灰的减量综合利用，还可实现飞灰中二噁英类剧毒物质的高效降解，满足清洁生产的环保要求。
附图说明
图1为本发明所述的一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1
如图1所示，该实施例的实施步骤包括：取100g垃圾焚烧飞灰，按液固比为2:1mL/g加入一定量的水后在30℃下水浸4h，水浸完成后通过液固分离得到水浸液和水浸渣；水浸液经浓缩/分步结晶后可分别得到NaCl、KCl和Br盐三种工业盐产品；往水浸渣中加入钙摩尔量1.0倍的98％浓硫酸，充分混匀后在300℃下熟化0.5h进行物相解离，得到解离渣；按液固比为4:1mL/g往解离渣中加入一定量的稀硫酸，在50℃下酸浸1h，控制酸浸终点pH为2，酸浸完成后得到酸浸液和石膏渣，石膏渣可用于水泥生产；往酸浸液中加入NaOH，可梯级沉淀产出金属富集物和Na2SO4溶液。通过上述步骤，既可将二噁英类剧毒物质高效降解，还可得到工业盐产品和水泥生产原料，实现垃圾焚烧飞灰的无害化、减量化处理。
实施例2
如图1所示，该实施例的实施步骤包括：取100g垃圾焚烧飞灰，按液固比为1:1mL/g加入一定量的水后在60℃下水浸0.5h，水浸完成后通过液固分离得到水浸液和水浸渣；水浸液经浓缩/分步结晶后可分别得到NaCl、KCl和Br盐三种工业盐产品；往水浸渣中加入钙摩尔量0.8倍的98％浓硫酸，充分混匀后在550℃下熟化0.5h进行物相解离，得到解离渣；按液固比为8:1mL/g往解离渣中加入一定量的稀硫酸，在20℃下酸浸2h，控制酸浸终点pH为1.8，酸浸完成后得到酸浸液和石膏渣，石膏渣可用于水泥生产；往酸浸液中加入Na2CO3，可梯级沉淀产出金属富集物和Na2SO4溶液。通过上述步骤，既可将二噁英类剧毒物质高效降解，还可得到工业盐产品和水泥生产原料，实现垃圾焚烧飞灰的无害化、减量化处理。
实施例3
如图1所示，该实施例的实施步骤包括：取100g垃圾焚烧飞灰，按液固比为6:1mL/g加入一定量的水后在90℃下水浸0.5h，水浸完成后通过液固分离得到水浸液和水浸渣；水浸液经浓缩/分步结晶后可分别得到NaCl、KCl和Br盐三种工业盐产品；往水浸渣中加入钙摩尔量1.2倍的98％浓硫酸，充分混匀后在250℃下熟化3h进行物相解离，得到解离渣；按液固比为1:1mL/g往解离渣中加入一定量的稀硫酸，在80℃下酸浸0.5h，控制酸浸终点pH为1.7，酸浸完成后得到酸浸液和石膏渣，石膏渣可用于水泥生产；往酸浸液中加入NaOH，可梯级沉淀产出金属富集物和Na2SO4溶液。通过上述步骤，既可将二噁英类剧毒物质高效降解，还可得到工业盐产品和水泥生产原料，实现垃圾焚烧飞灰的无害化、减量化处理。
实施例4
如图1所示，该实施例的实施步骤包括：取100g垃圾焚烧飞灰，按液固比为5:1mL/g加入一定量的水后在50℃下水浸2h，水浸完成后通过液固分离得到水浸液和水浸渣；水浸液经浓缩/分步结晶后可分别得到NaCl、KCl和Br盐三种工业盐产品；往水浸渣中加入钙摩尔量1.4倍的98％浓硫酸，充分混匀后在400℃下熟化2h进行物相解离，得到解离渣；按液固比为6:1mL/g往解离渣中加入一定量的稀硫酸，在70℃下酸浸2h，控制酸浸终点pH为2，酸浸完成后得到酸浸液和石膏渣，石膏渣可用于水泥生产；往酸浸液中加入Na2CO3，可梯级沉淀产出金属富集物和Na2SO4溶液。通过上述步骤，既可将二噁英类剧毒物质高效降解，还可得到工业盐产品和水泥生产原料，实现垃圾焚烧飞灰的无害化、减量化处理。
实施例5
如图1所示，该实施例的实施步骤包括：取100g垃圾焚烧飞灰，按液固比为4:1mL/g加入一定量的水后在80℃下水浸2h，水浸完成后通过液固分离得到水浸液和水浸渣；水浸液经浓缩/分步结晶后可分别得到NaCl、KCl和Br盐三种工业盐产品；往水浸渣中加入钙摩尔量1.5倍的98％浓硫酸，充分混匀后在500℃下熟化1.5h进行物相解离，得到解离渣；按液固比为3:1mL/g往解离渣中加入一定量的稀硫酸，在80℃下酸浸1.5h，控制酸浸终点pH为1.9，酸浸完成后得到酸浸液和石膏渣，石膏渣可用于水泥生产；往酸浸液中加入NaOH和Na2CO3混合物，可梯级沉淀产出金属富集物和Na2SO4溶液。通过上述步骤，既可将二噁英类剧毒物质高效降解，还可得到工业盐产品和水泥生产原料，实现垃圾焚烧飞灰的无害化、减量化处理。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)水浸脱卤：将飞灰进行水浸，脱除飞灰中的Cl和Br，得到水浸液和水浸渣；
(2)浓缩/分步结晶：将所述水浸液浓缩/分步结晶后得到氯盐和溴盐，结晶后滤液返回步骤(1)；
(3)物相解离：向所述水浸渣中加入浓硫酸熟化焙烧，进行物相解离，得到解离渣；
(4)酸浸：将所述解离渣进行酸浸，得到酸浸液和石膏渣；
(5)梯级沉淀：向所述酸浸液中加入沉淀剂，过滤分离后得到金属富集物和可溶性硫酸盐溶液。
2.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述飞灰组分的质量百分含量包括：20-45％CaO、3-30％SiO2、1-20％Na2O、1-15％K2O、5-30％Cl、0.1-0.5％Br、1-5％S。
3.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述水浸的浸出温度为20-90℃，浸出时间为0.5-4h，液固比为1:1-6:1mL/g。
4.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述氯盐和溴盐均为工业盐产品，所述氯盐包括NaCl、KCl。
5.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述浓硫酸的质量浓度为98％，浓硫酸的加入量满足浓硫酸与所述水浸渣中钙的摩尔比为0.8-1.5。
6.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述熟化焙烧的温度为250-550℃，时间为0.5-3h。
7.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，步骤(4)中所述酸浸过程所使用的酸为稀硫酸。
8.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，步骤(4)中所述酸浸的浸出温度为20-80℃，浸出时间为0.5-2h，浸出液固比为1:1-8:1mL/g，酸浸终点pH控制在2以下。
9.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰无害化处理方法，其特征在于，步骤(5)中所述沉淀剂为NaOH或Na2CO3或二者任意比例混合物。
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